Professor Tiffany Shaw, professor, Institutt for geovitenskap, University of Chicago
Den sørlige halvkule er et veldig turbulent sted.Vinder på forskjellige breddegrader er blitt beskrevet som "brølende førti grader", "rasende femti grader" og "skrikende seksti grader".Bølger når hele 78 fot (24 meter).
Som vi alle vet, kan ingenting på den nordlige halvkule måle seg med de kraftige stormene, vinden og bølgene på den sørlige halvkule.Hvorfor?
I en ny studie publisert i Proceedings of the National Academy of Sciences, avdekker kollegene mine og jeg hvorfor stormer er mer vanlig på den sørlige halvkule enn på den nordlige.
Ved å kombinere flere bevislinjer fra observasjoner, teorier og klimamodeller, peker resultatene våre på den grunnleggende rollen til globale oseaniske "transportbånd" og store fjell på den nordlige halvkule.
Vi viser også at stormene på den sørlige halvkule over tid ble mer intense, mens de på den nordlige halvkule ikke gjorde det.Dette er i samsvar med klimamodellmodellering av global oppvarming.
Disse endringene betyr noe fordi vi vet at sterkere stormer kan føre til mer alvorlige påvirkninger som ekstrem vind, temperaturer og nedbør.
I lang tid ble de fleste observasjoner av været på jorden gjort fra land.Dette ga forskerne et klart bilde av stormen på den nordlige halvkule.På den sørlige halvkule, som dekker rundt 20 prosent av landet, fikk vi imidlertid ikke et klart bilde av stormer før satellittobservasjoner ble tilgjengelige på slutten av 1970-tallet.
Fra flere tiår med observasjon siden begynnelsen av satellitttiden vet vi at stormer på den sørlige halvkule er omtrent 24 prosent sterkere enn stormene på den nordlige halvkule.
Dette er vist i kartet under, som viser den observerte gjennomsnittlige årlige stormintensiteten for den sørlige halvkule (øverst), nordlige halvkule (midt) og forskjellen mellom dem (nederst) fra 1980 til 2018. (Merk at Sydpolen er kl. toppen av sammenligningen mellom det første og siste kartet.)
Kartet viser den vedvarende høye intensiteten av stormer i Sørishavet på den sørlige halvkule og deres konsentrasjon i Stillehavet og Atlanterhavet (oransje skyggelagt) på den nordlige halvkule.Differansekartet viser at stormer er sterkere på den sørlige halvkule enn på den nordlige halvkule (oransje skyggelegging) på de fleste breddegrader.
Selv om det er mange forskjellige teorier, er det ingen som gir en definitiv forklaring på forskjellen i stormer mellom de to halvkulene.
Å finne ut årsakene ser ut til å være en vanskelig oppgave.Hvordan forstå et så komplekst system som strekker seg over tusenvis av kilometer som atmosfæren?Vi kan ikke legge jorden i en krukke og studere den.Det er imidlertid nettopp dette forskere som studerer klimafysikken gjør.Vi anvender fysikkens lover og bruker dem til å forstå jordens atmosfære og klima.
Det mest kjente eksemplet på denne tilnærmingen er pionerarbeidet til Dr. Shuro Manabe, som mottok Nobelprisen i fysikk i 2021 «for sin pålitelige spådom om global oppvarming».Dens spådommer er basert på fysiske modeller av jordens klima, alt fra de enkleste endimensjonale temperaturmodeller til fullverdige tredimensjonale modeller.Den studerer klimaets respons på økende nivåer av karbondioksid i atmosfæren gjennom modeller med varierende fysisk kompleksitet og overvåker fremkommende signaler fra underliggende fysiske fenomener.
For å forstå flere stormer på den sørlige halvkule, har vi samlet flere bevislinjer, inkludert data fra fysikkbaserte klimamodeller.I det første trinnet studerer vi observasjoner med tanke på hvordan energien er fordelt over jorden.
Siden jorden er en kule, mottar overflaten solstråling ujevnt fra solen.Mesteparten av energien mottas og absorberes ved ekvator, hvor solstrålene treffer overflaten mer direkte.Derimot får poler som lys treffer i bratte vinkler mindre energi.
Tiår med forskning har vist at styrken til en storm kommer fra denne forskjellen i energi.I hovedsak konverterer de den "statiske" energien som er lagret i denne forskjellen til "kinetisk" bevegelsesenergi.Denne overgangen skjer gjennom en prosess kjent som "baroklinisk ustabilitet".
Dette synet antyder at innfallende sollys ikke kan forklare det større antallet stormer på den sørlige halvkule, siden begge halvkulene mottar samme mengde sollys.I stedet tyder vår observasjonsanalyse på at forskjellen i stormintensitet mellom sør og nord kan skyldes to forskjellige faktorer.
For det første, transport av havenergi, ofte referert til som "transportbåndet."Vann synker nær Nordpolen, strømmer langs havbunnen, stiger rundt Antarktis og strømmer tilbake nordover langs ekvator og bærer energi med seg.Sluttresultatet er overføring av energi fra Antarktis til Nordpolen.Dette skaper en større energikontrast mellom ekvator og polene på den sørlige halvkule enn på den nordlige halvkule, noe som resulterer i mer alvorlige stormer på den sørlige halvkule.
Den andre faktoren er de store fjellene på den nordlige halvkule, som, som Manabes tidligere arbeid antydet, demper stormer.Luftstrømmer over store fjellkjeder skaper faste høyder og lavninger som reduserer mengden energi som er tilgjengelig for stormer.
Imidlertid kan analyse av observerte data alene ikke bekrefte disse årsakene, fordi for mange faktorer virker og samhandler samtidig.Vi kan heller ikke utelukke individuelle årsaker for å teste deres betydning.
For å gjøre dette må vi bruke klimamodeller for å studere hvordan stormer endrer seg når ulike faktorer fjernes.
Da vi jevnet ut jordfjellene i simuleringen ble forskjellen i stormintensitet mellom halvkulene halvert.Da vi fjernet havets transportbånd, var den andre halvparten av stormforskjellen borte.Dermed avdekker vi for første gang en konkret forklaring på stormer på den sørlige halvkule.
Siden stormer er forbundet med alvorlige sosiale påvirkninger som ekstrem vind, temperaturer og nedbør, er det viktige spørsmålet vi må svare på om fremtidige stormer vil være sterkere eller svakere.
Motta kuraterte sammendrag av alle viktige artikler og artikler fra Carbon Brief på e-post.Finn ut mer om vårt nyhetsbrev her.
Motta kuraterte sammendrag av alle viktige artikler og artikler fra Carbon Brief på e-post.Finn ut mer om vårt nyhetsbrev her.
Et sentralt verktøy for å forberede samfunn til å takle virkningene av klimaendringer er å gi prognoser basert på klimamodeller.En ny studie antyder at gjennomsnittlige stormer på den sørlige halvkule vil bli mer intense mot slutten av århundret.
Tvert imot, endringer i gjennomsnittlig årlig intensitet av stormer på den nordlige halvkule er spådd å være moderate.Dette skyldes delvis konkurrerende sesongeffekter mellom oppvarming i tropene, som gjør stormer sterkere, og rask oppvarming i Arktis, som gjør dem svakere.
Klimaet her og nå er imidlertid i endring.Når vi ser på endringer de siste tiårene, finner vi at gjennomsnittlig stormer har blitt mer intense i løpet av året på den sørlige halvkule, mens endringer på den nordlige halvkule har vært ubetydelige, i samsvar med klimamodellspådommer i samme periode .
Selv om modellene undervurderer signalet, indikerer de endringer som skjer av samme fysiske årsaker.Det vil si at endringer i havet øker stormene fordi varmere vann beveger seg mot ekvator og kaldere vann bringes til overflaten rundt Antarktis for å erstatte det, noe som resulterer i en sterkere kontrast mellom ekvator og polene.
På den nordlige halvkule oppveies havendringer av tap av havis og snø, noe som får Arktis til å absorbere mer sollys og svekke kontrasten mellom ekvator og polene.
Innsatsen for å få riktig svar er høy.Det vil være viktig for fremtidig arbeid å finne ut hvorfor modellene undervurderer det observerte signalet, men det vil være like viktig å få riktig svar av de riktige fysiske årsakene.
Xiao, T. et al.(2022) Stormer på den sørlige halvkule på grunn av landformer og havsirkulasjon, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, doi: 10.1073/pnas.2123512119
Motta kuraterte sammendrag av alle viktige artikler og artikler fra Carbon Brief på e-post.Finn ut mer om vårt nyhetsbrev her.
Motta kuraterte sammendrag av alle viktige artikler og artikler fra Carbon Brief på e-post.Finn ut mer om vårt nyhetsbrev her.
Publisert under CC-lisens.Du kan reprodusere det utilpassede materialet i sin helhet for ikke-kommersiell bruk med en lenke til Carbon Brief og en lenke til artikkelen.Vennligst kontakt oss for kommersiell bruk.